La cellule est l'unité élémentaire des organismes vivants sur Terre et possède une organisation chimique complexe de structures appelées organites. Ceux-ci incluent le nucléole, dont nous étudierons la structure et les fonctions dans cet article.
Caractéristiques des noyaux eucaryotes
Les cellules nucléaires contiennent des organites arrondis non membranaires, plus denses que le caryoplasme, et appelés nucléoles ou nucléoles. Ils ont été découverts au XIXe siècle. Désormais, les nucléoles sont assez bien étudiés grâce à la microscopie électronique. Presque jusqu'aux années 50 du XXe siècle, les fonctions des nucléoles n'étaient pas déterminées et les scientifiques considéraient plutôt cet organite comme un réservoir de substances de réserve utilisées lors de la mitose.
La recherche moderne a établi que l'organoïde comprend des granules de nature nucléoprotéique. De plus, des expériences biochimiques ont confirmé que l'organelle contient une grande quantité de protéines. Ce sont eux qui déterminent sa haute densité. En plus des protéines, le nucléole contient de l'ARN et une petite quantité d'ADN.
Cycle cellulaire
Il est intéressant de noter que dans la vie d'une cellule, qui se compose depériode de repos (interphase) et de division (méiose - dans le sexe, mitose - dans les cellules somatiques), les nucléoles ne sont pas conservés en permanence. Ainsi, dans l'interphase, le noyau avec le nucléole, dont les fonctions sont la préservation du génome et la formation d'organites synthétisant les protéines, sont nécessairement présents. Au début de la division cellulaire, à savoir en prophase, ils disparaissent et ne se reforment qu'à la fin de la télophase, restant dans la cellule jusqu'à la division suivante ou jusqu'à l'apoptose - sa mort.
Organisateur nucléaire
Dans les années 30 du siècle dernier, les scientifiques ont découvert que la formation de nucléoles était contrôlée par certaines sections de certains chromosomes. Ils contiennent des gènes qui stockent des informations sur la structure et les fonctions du nucléole dans la cellule. Il existe une corrélation entre le nombre d'organisateurs nucléolaires et les organites eux-mêmes. Par exemple, la grenouille à griffes contient dans son caryotype deux chromosomes formant des nucléoles et, par conséquent, il y a deux nucléoles dans les noyaux de ses cellules somatiques.
Étant donné que les fonctions du nucléole, ainsi que sa présence, sont étroitement liées à la division cellulaire et à la formation de ribosomes, les organites eux-mêmes sont absents des tissus cérébraux hautement spécialisés, du sang, ainsi que des blastomères d'un zygote écrasant.
Amplification nucléol
Dans l'étape synthétique de l'interphase, avec l'auto-duplication de l'ADN, il y a une réplication excessive du nombre de gènes d'ARNr. Puisque les principales fonctions du nucléole sont la production de ribosomes, le nombre de ces organites augmente fortement en raison de la sursynthèse de locus d'ADN porteurs d'informations sur l'ARN. Nucléoprotéines non associées àles chromosomes commencent à fonctionner de manière autonome. En conséquence, de nombreux nucléoles se forment dans le noyau, s'éloignant des chromosomes formant le nucléole. Ce phénomène est appelé amplification du gène de l'ARNr. En continuant à étudier les fonctions du nucléole dans la cellule, nous notons que leur synthèse la plus active se produit dans la prophase de la division de réduction de la méiose, à la suite de quoi les ovocytes de premier ordre peuvent contenir plusieurs centaines de nucléoles.
La signification biologique de ce phénomène devient claire, étant donné qu'aux premiers stades de l'embryogenèse: broyage et blastulation, un grand nombre de ribosomes sont nécessaires pour synthétiser le principal matériau de construction - la protéine. L'amplification est un processus assez courant; il se produit dans l'ovogenèse des plantes, des insectes, des amphibiens, des levures, ainsi que chez certains protistes.
Composition histochimique de l'organite
Poursuivons l'étude des cellules eucaryotes et de leurs structures, et considérons le nucléole, dont la structure et les fonctions sont interconnectées. Il est établi qu'il contient trois sortes d'éléments:
- Nucleonema (formations filamenteuses). Ils sont hétérogènes et contiennent des fibrilles et des grumeaux. Faisant partie des cellules végétales et animales, les nucléonèmes forment des centres fibrillaires. La structure cytochimique et les fonctions du nucléole dépendent également de la présence d'une matrice - un réseau de molécules protéiques de soutien de la structure tertiaire.
- Vacuoles (zones claires).
- Granulés granuleux (nucléolines).
Du point de vue de l'analyse chimique, cet organite est presque entièrement composé d'ARN et de protéines, etL'ADN est situé uniquement sur sa périphérie, formant une structure en forme d'anneau - la chromatine périnucléolaire.
Ainsi, nous avons établi que le nucléole se compose de cinq formations: centres fibrillaires et granulaires, chromatine, réticulum protéique et un composant fibrillaire dense.
Types de nucléoles
La structure biochimique de ces organites dépend du type de cellules dans lesquelles ils sont présents, ainsi que des caractéristiques de leur métabolisme. Il existe 5 principaux types structurels de nucléoles. Le premier - réticulaire, est le plus courant et se caractérise par une abondance de matériau fibrillaire dense, de morceaux de nucléoprotéines et de nucléone. Le processus de réécriture des informations des organisateurs nucléolaires est très actif, de sorte que les centres fibrillaires sont peu visibles dans le champ de vision du microscope.
Étant donné que les principales fonctions du nucléole dans la cellule sont la synthèse de sous-unités ribosomales, à partir desquelles se forment les organites synthétisant les protéines, le type d'organisation réticulaire est inhérent aux cellules végétales et animales. Le type de nucléole en forme d'anneau se trouve dans les cellules du tissu conjonctif: lymphocytes et endothéliocytes, dans lesquels les gènes d'ARNr ne sont pratiquement pas transcrits. Les nucléoles résiduels se produisent dans les cellules qui ont complètement perdu la capacité de transcrire, comme les normoblastes et les entérocytes.
Les espèces séparées sont inhérentes aux cellules qui ont subi une intoxication par des agents cancérigènes, des antibiotiques. Et, enfin, le type compact du nucléole est caractérisé par de nombreux centres fibrillaires et une petite quantité denucléonem.
Matrice nucléolaire protéique
Poursuivons l'étude de la structure interne des structures du noyau et déterminons quelles sont les fonctions du nucléole dans le métabolisme cellulaire. On sait qu'environ 60 % de la masse sèche de cet organite est constituée par les protéines qui composent la chromatine, les particules ribosomiques, mais aussi par les protéines nucléolaires elles-mêmes. Arrêtons-nous sur eux plus en détail. Certaines des protéines sont impliquées dans le traitement - la formation d'ARN ribosomique mature. Ceux-ci incluent l'ARN polymérase 1 et la nucléase, qui éliminent les triplets supplémentaires des extrémités de la molécule d'ARNr. La protéine fibrillarine est située dans le composant fibrillaire dense et, comme la nucléase, effectue le traitement. Une autre protéine est la nucléoline. Avec la fibrillarine, on la trouve dans les PFC et FC des nucléoles et dans les organisateurs nucléolaires des chromosomes de la prophase de la mitose.
Un polypeptide tel que la nucléophosine est localisé dans la zone granuleuse et la composante fibrillaire dense, il est impliqué dans la formation des ribosomes à partir des sous-unités 40 S et 60 S.
Quelle est la fonction du nucléole
La synthèse de l'ARN ribosomal est la tâche principale que le nucléole doit accomplir. A ce moment, la transcription se produit à sa surface (à savoir, dans les centres fibrillaires) avec la participation de l'enzyme ARN polymérase. Sur cet organisateur nucléolaire, des centaines de pré-ribosomes, appelés globules ribonucléoprotéiques, sont synthétisés. Ils forment des sous-unités ribosomiques, qui quittent le caryoplasme par les pores nucléaires et se retrouvent dans le cytoplasme de la cellule. La petite sous-unité 40S se lie à l'ARN messager et ensuite seulement à euxla grande sous-unité 40S est attachée. Un ribosome mature est formé, capable d'effectuer la traduction - la synthèse des protéines cellulaires.
Dans cet article, nous avons étudié la structure et les fonctions du nucléole dans les cellules végétales et animales.
